Examen de Biología de Cataluña 2022 (convocatoria ordinaria)

Se han seleccionado artificialmente numerosas variedades de palomas domésticas (Columba livia) con características particulares y diversas. En relación con el perfil de la cabeza, las palomas domésticas pueden tenerla lisa o bien con una pequeña cresta.

Paloma de cabeza lisa (izquierda) y paloma con cresta (derecha). Fuente: Imágenes modificadas a partir de https://learn.genetics.utah.edu/.

1. Una pareja de palomas de cabeza lisa ha tenido, a lo largo de su vida, un total de 84 descendientes, de los cuales 63 tienen la cabeza como sus progenitores y el resto tienen cresta. En ambos grupos de descendientes la proporción de machos y hembras es similar. A partir de esta información, responda a las cuestiones de la tabla siguiente: [1 punto]

Patrón de herencia del alelo «cabeza lisa»: Dominante □ / Recesivo □. Justificación: Patrón de herencia del carácter «forma de la cabeza» (lisa o con cresta): Autosómico □ / Ligado al sexo □. Justificación: Proponga una simbología para los alelos de este carácter: Demostración de que el patrón de herencia que ha propuesto puede explicar los fenotipos de esta pareja y sus descendientes:

2. En las palomas domésticas, como en todas las aves, los cromosomas sexuales se llaman Z y W. A diferencia de los mamíferos, los individuos ZZ son machos y los ZW son hembras. El color del plumaje de estos animales depende del gen TYRP1, situado en el cromosoma Z, el cual tiene tres alelos que originan plumajes de color azulado (Zb), marronáceo (Zm) o rojo ceniciento (Zv). [1 punto]

Paloma de plumaje azulado, paloma de plumaje marronáceo y paloma de plumaje rojo ceniciento. Fuente: Imágenes modificadas a partir de https://learn.genetics.utah.edu/.
a) ¿El color del plumaje de las palomas se puede considerar un carácter ligado al sexo? Justifique la respuesta.
b) Las relaciones de dominancia entre los tres alelos que determinan el color del plumaje de las palomas son las siguientes: Zv (color rojo ceniciento) domina sobre los otros dos, y Zb (color azulado) domina sobre Zm (color marronáceo), el cual es recesivo respecto a los otros dos (Zv > Zb > Zm). A partir de esta información, complete la tabla siguiente:

Machos: genotipo	Machos: fenotipo (color del plumaje)	Hembras: genotipo	Hembras: fenotipo (color del plumaje) $Z^v{Z}^v$	Rojo ceniciento	$Z^{v}W$	$Z^v{Z}^b$			$Z^v{Z}^m$		$Z^{b}W$	$Z^b{Z}^b$	Azulado		$Z^b{Z}^m$		$Z^{m}W$	$Z^m{Z}^m$	Marronáceo

3. En la tabla siguiente, represente el cruce de una pareja de palomas formada por una hembra de plumaje de color azul y un macho de plumaje marronáceo, y calcule las proporciones genotípicas y fenotípicas de la descendencia. Utilice la nomenclatura de la pregunta anterior: Zv (color rojo ceniciento), Zb (color azulado) y Zm (color marronáceo), en la que Zv > Zb > Zm. [1 punto]

Genotipo de la hembra de plumaje azulado: — Justificación: Genotipo del macho de plumaje marronáceo: — Justificación: Cruce (indique las proporciones genotípicas y fenotípicas de la descendencia):

La peste bubónica ha producido la muerte de millones de personas en todo el mundo a lo largo de muchos siglos. En 1894, Alexandre Yersin consiguió identificar, en la antigua Indochina francesa, el microorganismo responsable de esta temible enfermedad.

1. Se trata de un bacilo, llamado Yersinia pestis en homenaje a su descubridor. Actualmente sabemos que es una bacteria gramnegativa y anaerobia facultativa. [1 punto]
a) ¿Qué quieren decir los tres términos siguientes desde el punto de vista estructural o metabólico?

¿Qué quiere decir que es un bacilo? ¿Qué quiere decir que es una bacteria gramnegativa? ¿Qué quiere decir que es una bacteria anaerobia facultativa?

b) En un texto científico leemos la afirmación siguiente: «Afortunadamente, por tratarse de una bacteria que tiene muy pocas mutaciones, se han descrito muy pocas resistencias a los antibióticos.» Justifique, desde el punto de vista evolutivo, esta afirmación.

2. Alexandre Yersin, sin embargo, no consiguió averiguar cómo se transmitía Yersinia pestis. Lo hizo el investigador que lo sustituyó, Paul Louis Simond, mientras trabajaba en la habitación de un hotel de Karachi (en Pakistán). Lo que se conoce como experimento de Karachi consistió en lo que se explica en el texto siguiente, según los diarios de Simond: [1 punto]
Sin demora procedí a hacer el experimento que tenía en la cabeza desde la época en que descubrí el bacilo de Yersin en el aparato digestivo de pulgas extraídas de ratas infectadas. Preparé un dispositivo que consistía en un recipiente de vidrio. Tuve la suerte de atrapar una rata infectada de peste en casa de una víctima. En la piel de la rata había diversas pulgas que corrían. Al cabo de 24 horas, el animal con el que estaba experimentando parecía estar agonizando. Entonces introduje en el recipiente una pequeña jaula metálica que contenía una rata joven de Alejandría perfectamente sana y sin pulgas. Dentro de la jaula, la rata no podía tener ningún contacto con la rata enferma. Al día siguiente por la mañana la rata enferma había muerto. Dejé su cuerpo en el recipiente un día más. Durante los cuatro días siguientes, la otra rata de Alejandría permaneció encerrada y continuó comiendo con normalidad. Hacia el quinto día estaba llena de pulgas y parecía tener dificultades para moverse. Al atardecer del sexto día estaba muerta. La autopsia reveló que tenía bubones tanto inguinales como axilares. Había abundantes bacilos de peste en los órganos y en la sangre.
Traducción y adaptación de un fragmento del texto original de P. L. Simond, publicado en Matías ALINOVI. Historia de las epidemias, 2010

Fuente: Imagen elaborada con BioRender.com.
a) ¿Cuál era la hipótesis de Simond cuando diseñó este experimento?
b) El experimento de Karachi es un experimento histórico, pero tiene deficiencias desde el punto de vista del diseño experimental. Explique dos aspectos que se podrían mejorar en este diseño experimental. Justifique las respuestas.

Explicación y justificación de la mejora 1: Explicación y justificación de la mejora 2:

3. De vez en cuando todavía surgen brotes de peste en algunas zonas del mundo, como Madagascar o el África subsahariana. Los científicos se preguntaban cuál podría ser el reservorio de esta bacteria. Una investigación de la Universidad de Washington concluyó que Yersinia pestis utiliza como refugio uno de los protozoos más abundantes: la ameba. [1 punto]
a) Rellene la tabla de abajo de las imágenes con las principales características de los seres vivos implicados en la transmisión y la persistencia de la peste.

Bacilo de la peste bubónica (Yersinia pestis), pulga de las ratas (Xenopsylla cheopis) y ameba (Amoeba sp).

	Reino	Organización celular Yersinia pestis		Xenopsylla cheopis		Amoeba sp

b) El mecanismo que utiliza Yersinia pestis para sobrevivir consiste en sintetizar una proteína que inhibe los enzimas digestivos de las vacuolas de la ameba. Se hizo un experimento con una cepa de la bacteria genéticamente modificada para que no produjera esta proteína, y el resultado fue que la bacteria no sobrevivió y sirvió de alimento para la ameba. ¿Cómo caracterizaría, en términos de relaciones interespecíficas, las siguientes parejas de organismos? Justifique las respuestas.

Pareja	Relación interespecífica	Justificación Pulga - rata		Yersinia pestis genéticamente modificada - ameba

La caña de azúcar (Saccharum officinarum) es la planta más cultivada del mundo. Generalmente, esta planta se cultiva para obtener el azúcar que se extrae de sus cañas. La caña de azúcar contiene de un 11 % a un 15 % de sacarosa respecto al peso total. Hasta principios del siglo XIX, fue la única fuente importante de azúcar.

Caña de azúcar (Saccharum officinarum). Fuente: Imagen modificada a partir de https://www.florscatalunya.cat.

1. En la caña de azúcar, además de sacarosa, también podemos encontrar otros glúcidos, como la celulosa y el almidón. [1 punto]
a) Observe las moléculas siguientes e indique en la tabla de abajo a qué figura corresponde cada glúcido y la función que hace dentro del vegetal.

Glúcido	Figura (A, B, C o D)	Función dentro del vegetal Celulosa		Almidón		Sacarosa

b) En el laboratorio hay dos botes, uno con almidón y otro con sacarosa, pero no están etiquetados. Explique qué prueba aplicaría para identificar qué hay en cada uno de los botes.

2. En la composición bioquímica de la caña de azúcar también se pueden encontrar triglicéridos, en una concentración del 0,05 % respecto al peso total. Responda a las cuestiones siguientes, relativas a los triglicéridos: [1 punto]

¿Qué tipo de biomolécula son los triglicéridos? Escriba una función de los triglicéridos: Escriba una propiedad de los triglicéridos: ¿Cuáles son los componentes de los triglicéridos? ¿Cuál es el enlace que une estos componentes?

3. Un equipo de científicos de la Universidad de Illinois ha modificado genéticamente plantas de caña de azúcar para alterar su metabolismo y conseguir aumentar la proporción de triglicéridos hasta el 12 %. [1 punto]
a) Para llevar a cabo la modificación genética se ha utilizado la bacteria Agrobacterium tumefaciens. ¿Qué función tiene esta bacteria en la modificación genética?
b) En la tabla siguiente están los pasos que hay que seguir para obtener la caña de azúcar transgénica. Ordénelos.

Pasos que hay que seguir	Número de orden Introducir la bacteria en las células de la caña de azúcar en cultivo en el laboratorio.	Cortar el plásmido de Agrobacterium tumefaciens con enzimas de restricción.	Seleccionar las células que han incorporado el gen.	Aislar el gen que se quiere insertar.	Plantar en el campo las plántulas transgénicas.	Introducir el plásmido en la bacteria.	Obtener plántulas modificadas a partir de las células que han incorporado el gen.	Unir el gen al plásmido de Agrobacterium tumefaciens mediante la DNA-ligasa.

El verano de 2019 fue muy seco y caluroso.

1. A causa de esta fuerte sequía, algunas plantas de los bosques de la Cataluña central se secaron. [1 punto]

Fuente: Fotografía de Marcel Costa.
a) Indique la reacción global de la fotosíntesis y justifique la importancia del agua para el metabolismo de las plantas.
b) Cuando las plantas pierden las hojas, obtienen energía de sus sustancias de reserva energética. A partir de esta información, responda a las preguntas siguientes:

¿Cuál es la principal biomolécula de reserva energética en los vegetales? ¿A qué grupo de biomoléculas pertenece? ¿Qué molécula es el monómero de esta biomolécula de reserva? ¿Cuáles son los tipos de enlaces entre los monómeros de esta biomolécula de reserva?

2. Coincidiendo con esta sequía, hubo un brote de botulismo aviar que causó la muerte de diversas aves acuáticas en ríos de la Cataluña central. La bacteria causante del botulismo es Clostridium botulinum, la cual puede proliferar en aguas cálidas y estancadas con un bajo contenido de oxígeno. [1 punto]

Fuente: https://www.mathsteacher.com.au/.
a) El gráfico anterior muestra la curva de crecimiento de Clostridium botulinum en condiciones óptimas. A partir de sus conocimientos y de los datos del gráfico, complete la tabla siguiente:

Nombre del proceso de reproducción de Clostridium botulinum Número aproximado de bacterias al cabo de 90 minutos Número aproximado de bacterias al cabo de 3 horas Porcentaje de aumento de la población de bacterias entre los 90 minutos y las 3 horas de crecimiento. (Indique los cálculos.)

b) Clostridium botulinum es una bacteria grampositiva, anaerobia fermentadora estricta y quimioheterótrofa. A partir de esta información, complete la tabla siguiente:

Características metabólicas de Clostridium botulinum Fuente de carbono: Fuente de energía: Vías metabólicas a partir de las cuales obtiene energía (indíquelas con una cruz): Glucólisis □ / Ciclo de Krebs □ / Fermentación □ / Fosforilación oxidativa □ / Fotofosforilación □ Justificación de las vías metabólicas marcadas: Estructura de la pared bacteriana: Coloración resultante de la tinción de Gram:

Los delfines tienen un sistema de comunicación formado por unos cuatrocientos sonidos, básicamente chillidos y clics. Pero estos animales también utilizan los clics como sistema de ecolocalización: emiten ultrasonidos, con una longitud de onda superior a 15-20 kHz, que cuando rebotan y vuelven hacia ellos les permiten identificar el contorno, la distancia y el movimiento del objeto contra el que han rebotado.


1. En el sentido del oído, una de las proteínas clave para transformar el sonido en impulsos nerviosos es la prestina. Todos los mamíferos utilizan la prestina para iniciar la transmisión neuronal auditiva. En el caso de la ecolocalización, sin embargo, hace falta una prestina muy especial, porque debe ser capaz de activarse en presencia de ultrasonidos. La prestina de la mayor parte de los mamíferos no es capaz de hacerlo, pero la de los delfines sí que puede. El motivo es genéticamente muy simple: en los delfines, el gen de la prestina ha acumulado veinte mutaciones que han incrementado mucho la sensibilidad de esta proteína a los ultrasonidos.
Explique el mecanismo evolutivo que ha hecho que los delfines actuales tengan esta prestina que les permite ecolocalizar. [1 punto]

2. No solo los delfines ecolocalizan, también lo hacen muchas especies de murciélagos. Delfines y murciélagos no están directamente emparentados. Entre ellos hay millones de años de divergencia evolutiva y, en ambos casos, sus antepasados evolutivos no ecolocalizaban. Como es lógico, el último antepasado común de todos los mamíferos sí que era común a delfines y murciélagos, pero, en todo caso, este animal tampoco poseía el sistema de ecolocalización. [1 punto]
a) Los delfines han desarrollado un órgano especial para captar el eco de sus clics llamado melón. El melón consiste en un saco de forma ovalada lleno de una sustancia grasa que se encuentra en la frente del delfín. La función del melón es concentrar los sonidos utilizados en la ecolocalización para que puedan ser captados por terminaciones nerviosas específicas que enviarán la información al cerebro. Los murciélagos, en cambio, captan el eco de sus chillidos directamente con las orejas, y son las terminaciones nerviosas auditivas las que envían la información al cerebro.
En lo que se refiere a la capacidad de ecolocalización, ¿el melón de los delfines y las orejas de los murciélagos son órganos homólogos o análogos? Justifique la respuesta.
b) Curiosamente, la prestina de los murciélagos presenta exactamente las mismas veinte mutaciones para captar los ultrasonidos que la de los delfines. Estas mutaciones, sin embargo, no provienen del gen de la prestina que tenía su último antepasado común.
¿Cómo se llama evolutivamente este fenómeno? Explique cómo se ha producido.

El cáncer es un tipo de enfermedad causada por la proliferación incontrolada de células, llamadas tumorales, que se propagan a diferentes órganos del cuerpo. Provienen de células normales de los tejidos que, por diferentes causas, presentan alteraciones en el material genético y se transforman en células tumorales. La mayoría de células tumorales viven más tiempo y se dividen más rápido que las células normales.

1. Una diferencia entre las células normales y las tumorales es que las tumorales tienen antígenos específicos que pueden desencadenar una respuesta del sistema inmunitario. Para demostrar que el sistema inmunitario actúa contra los tumores se llevó a cabo el experimento siguiente: [1 punto]
Se provocó un tumor a un ratón (ratón 1) aplicándole un carcinógeno en la piel. Después se le extirpó el tumor y este ratón se curó (ya no tenía ninguna célula tumoral). Se cogieron células tumorales del tumor extirpado, y se trasplantó la misma cantidad de células tumorales al ratón 1 (el ratón ya curado al cual se había provocado el tumor) y a otro ratón (ratón 2) que no había tenido nunca ningún tumor. Los ratones 1 y 2 del experimento eran genéticamente idénticos. Después del trasplante, se observó que solo el ratón 2 desarrolló un tumor.
Los análisis efectuados a los ratones también dieron un resultado diferente: el ratón 1 tenía muchos linfocitos específicos para el antígeno de las células tumorales y, en cambio, el ratón 2 tenía muy pocos.

¿Qué tipo de respuesta inmunitaria explica los diferentes resultados obtenidos en el ratón 1 y el ratón 2 después del trasplante de células tumorales? Justifique las respuestas.

Ratón 1. Tipo de respuesta inmunitaria (primaria o secundaria): — Justifique por qué el ratón 1 no desarrolla ningún tumor después del trasplante de células tumorales. Ratón 2. Tipo de respuesta inmunitaria (primaria o secundaria): — Justifique por qué el ratón 2 sí que desarrolla un tumor después del trasplante de células tumorales.

2. Uno de los factores que influyen en el desarrollo del cáncer es la capacidad de las células tumorales de evitar los mecanismos de defensa del organismo. La inmunoterapia es un tratamiento contra el cáncer que consiste en potenciar la respuesta inmunitaria contra las células tumorales.
La terapia con células dendríticas es un tipo de inmunoterapia que se ha demostrado que es efectiva en algunos tipos de cáncer. Consiste en administrar al paciente con cáncer células dendríticas modificadas, que contienen los mismos antígenos tumorales que las células tumorales del paciente. Después de recibir este tratamiento, se observa que el paciente genera una gran cantidad de linfocitos T citotóxicos (LTc) específicos para las células tumorales.
A partir de esta información, responda a las cuestiones siguientes: [1 punto]

¿La terapia con células dendríticas es inmunidad activa o pasiva? — Justifique la respuesta: Explique el mecanismo por el cual los pacientes con cáncer que han recibido el tratamiento consistente en la terapia con células dendríticas generan muchos LTc.